JP2016062650A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】操作ロッド内外の円滑な排気性能の向上を図ったガス遮断器を提供する。
【解決手段】ガス遮断器１は、消弧性ガスが充填された密閉容器２内に可動接触子部２０及び対向接触子部１０を対向配置し、可動接触子部２０及び対向接触子部１０を投入又は遮断の際に互いに接触又は開離させる。この開離の過程では発弧したアーク放電により熱せられた消弧性ガスを操作ロッド２５の内部に設けられた排気流路２６を通して排気する。操作ロッド２５の周面には、操作ロッド２５の内外を連通させる排気孔２８を形成し、操作ロッド２５の内部には排気孔２８へ消弧性ガスを案内するフローガイド２７を備える。このフローガイド２７は、排気孔２８の切り口に入り込んで延び、操作ロッド２５の外周面と面一となるまで拡経するテーパ面を有する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、電力系統において電流遮断及び投入を切り換えるガス遮断器に関する。

電力系統において、過大な事故電流、進み小電流、リアクトル遮断等の遅れ負荷電流、又は極めて小さな事故電流等の遮断を要する場合にガス遮断器が利用される。ガス遮断器は、遮断過程で接触子を機械的に切り離し、切り離しの過程で発弧したアーク放電を消弧性ガスの吹き付けによって消弧する。

上記のようなガス遮断器は、現在パッファ型と呼ばれるタイプが広く普及している（例えば、特許文献１参照）。パッファ型ガス遮断器は、消弧性ガスが充填された密閉容器内に、対向アーク接触子及び対向通電接触子と、可動アーク接触子及び可動通電接触子とがそれぞれ対向して配置され、それぞれを操作ロッドによる機械的な駆動力によって接触又は離反させることで電流を導通し又は遮断する。

このガス遮断器には、接触子の離反に伴って容積が減少し、内部の消弧性ガスが蓄圧される蓄圧空間と、両アーク接触子を取り囲むように配置され、蓄圧空間の消弧性ガスをアークに誘導する絶縁ノズルが設けられている。蓄圧空間は、シリンダとピストンとを組み合わせてなり、接触子の離反に連動してシリンダをピストンに近づけることで容積を減少し、内部の消弧性ガスを蓄圧する。

遮断過程においては、対向アーク接触子と可動アーク接触子が離反することで、両アーク接触子間にアークが発生する。接触子の離反に連動してシリンダが移動し、シリンダとピストンの相互作用により蓄圧空間内で十分蓄圧された消弧性ガスが、絶縁ノズルを介してアーク放電に強力に吹き付けることにより、両アーク接触子の絶縁性能を回復させ、アーク放電が小さくなる電流零点で消弧し、電流の遮断を完了させる。

アーク放電に吹き付けられた消弧性ガスはアーク放電と熱交換して高温になった後、ガス遮断器内に用意された排気路及び排気孔から密閉容器内に排気され、密閉容器に充填されたその他多くの冷たい消弧性ガスと撹拌され冷却されることとなる。

排気孔は、単純に大きければよいというものではない。ガス遮断器においては、高温になった消弧性ガスの熱エネルギーを蓄圧空間に取り込んで消弧性ガスの昇圧に利用する方法も提案されている。この自力効果による昇圧機能を持ち合わせたガス遮断器は、消弧性ガスを機械的に圧縮するための駆動エネルギーを増大させることなく電流遮断性能を向上させることができる為、小型化及び低駆動力化に寄与している。そこで、高温になった消弧性ガスの熱エネルギーを取り込みつつ、流路壁面の健全性を損なわないようにコントロールするため、排気孔の位置や形状が提案されている。

例えば、可動アーク接触子及び可動通電接触子を可動させるための操作ロッドは、内部中空となっており、その内部が排気流路となっている。操作ロッドには、途中でロッド外へ排気ガスを排出させるための排気孔が設けられており、この排気孔に排気ガスを円滑に導くために、操作ロッドの内部にフローガイドと呼ばれるガスを案内するガイドが設けられている。このフローガイドは、円柱に円錐が乗った形状を有し、操作ロッドの内壁面であって排気孔より後端側を基端として排気流路の上流側に垂直に延びている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１１１１２６号公報

このフローガイドの役目は、操作ロッドの排気孔が内部を流れる軸方向への流れに対して垂直な方向に開いているため、その流れを変えることにあり、円滑な排気を可能とするものである。しかしながら、従来のフローガイドでは、排気ガスの圧力波がアーク放電側へ反射してしまい、不要な圧力上昇が生じ、遮断性能を低下させてしまう虞があった。

また、従来のフローガイドは、前端部がテーパ形状を有するものの大部分は排気孔へ向けたガイドとはならず、更には、排気孔付近で急激に向きが変化することにより、操作ロッドの内部に高温ガスの滞留を招いてしまう虞があった。この結果、滞留ガスがフローガイドを溶融させてしまい、金属蒸気を生じて排気孔の流れを不規則に絞ってしまい、アーク放電へ至るために必要な差圧の発生を妨害し、遮断性能を低下させてしまう。

さらに、フローガイドと排気孔の周囲に生じた溶融が排気孔の開口面積を拡げてしまい、操作ロッドの半径方向断面の断面積が低下し、機械的強度を低下させてしまう虞がある。

そこで、本実施形態に係るガス遮断器は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、操作ロッド内外の円滑な排気性能の向上を図ったガス遮断器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本実施形態に係るガス遮断器は、電流遮断と投入を切り替えるガス遮断器であって、消弧性ガスが充填された密閉容器と、前記密閉容器内に対向配置され、投入又は遮断の際に互いに接触又は開離し、開離の過程でアーク放電が発弧する可動接触子部及び対向接触子部と、前記可動接触子部を移動させるとともに、前記アーク放電で熱せられた消弧性ガスの排気路を内部に有する内部中空の操作ロッドと、前記操作ロッドの周面に形成され、前記操作ロッドの内外を連通させる排気孔と、前記操作ロッドの内部に設けられ、前記排気孔へ消弧性ガスを案内するフローガイドと、を備え、前記フローガイドは、前記排気孔の切り口に入り込んで延び、前記操作ロッドの外周面と面一となるまで拡経するテーパ面を有すること、を特徴とする。

本実施形態に係るガス遮断器の全体構成を示す断面図である。 本実施形態に係るガス遮断器のフローガイド付近の拡大図である。 本実施形態に係るガス遮断器のフローガイド裾付近の拡大図である。 本実施形態に係るガス遮断器のフローガイド付近のガス流を説明する模式図である。

以下、図１及び２を参照しつつ、本実施形態のガス遮断器１を説明する。ガス遮断器１は、主回路を構成する電路に直列に組み込まれ、電流の投入及び遮断のために接触子を接離させるとともに、電流遮断過程で接触子間に発弧したアーク放電を消弧性ガスの吹き付けにより消弧する。このガス遮断器１は、いわゆるパッファ型であり、機械的圧縮作用により消弧性ガスをアーク放電に吹き付ける。アーク放電に吹き付けられた消弧性ガスは、ガス遮断器１内に設けられた流路を通って排気される。以下では、接触子の接点に向かう側、或いはアーク放電の側を先端と呼び、その反対側を後端と呼ぶ。

図１に示すように、ガス遮断器１は、消弧性ガスが充填された密閉容器２内に対向接触子部１０と可動接触子部２０を相対させて構成される。密閉容器２は、その材質が金属や碍子等であり、接地されている。消弧性ガスは、例えば、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６ガス）、空気、二酸化炭素、酸素、窒素、またはそれらの混合ガス、その他の消弧性能及び絶縁性能に優れたガスである。望ましくは、消弧性ガスは、六弗化硫黄ガスよりも地球温暖化係数が低く、かつ分子量が小さく、かつ少なくとも１気圧以上及び摂氏２０度以下で気相であるガスの単体若しくは混合ガスである。

この密閉容器２には、対向接触子部１０側の電路導体３ａが導入されて対向接触子部１０と電気的に接続し、可動接触子部２０側の電路導体３ｂが導入されて可動接触子部２０と電気的に接続している。対向接触子部１０と可動接触子部２０は、内部中空の円筒又は中実の円柱を基本形とする複合体であり、各部材の全てが共通の中心軸を有する同心状配置となっており、径を合致させることで関係部材同士が対向して共働的に機能する。

対向接触子部１０は、対向アーク接触子１１及び対向通電接触子１２を有する固定要素である。これに対し、可動接触子部２０は、可動アーク接触子２１及び可動通電接触子２２を有する可動要素である。対向通電接触子１２と可動通電接触子２２とが相対し、これらの接離により電流の投入及び遮断が切り換えられる。対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１とが相対し、これらの開離によりアーク放電の発弧が引き受けられる。

可動接触子部２０は、対向接触子部１０に対する開離方向及び接触方向に共通軸に沿って移動可能となっている。すなわち、密閉容器２外には駆動力を発生させる駆動装置４が設置され、可動接触子部２０は、この操作力が伝達されて共通軸上を移動する。可動接触子部２０は、構造上の芯となる操作ロッド２５を備えており、この操作ロッド２５が駆動装置４とリンク等を介して連結され、駆動力を受ける。そして、操作ロッド２５の駆動装置４によるスラスト方向の移動に伴って、可動接触子部２０は対向接触子部１０に対して接離する。

操作ロッド２５の胴回りには機械的圧縮作用をもたらすバームクーヘン形状の機械パッファ室２３が設けられている。機械パッファ室２３は、操作ロッド２５の移動に連動して容積可変となっており、電流遮断過程で容積が減少し、内部空間の蓄圧に伴って室外へ消弧性ガスを放出する。機械パッファ室２３には、機械的に圧縮された消弧性ガスをアーク放電に導く絶縁ノズル２４が接続されている。絶縁ノズル２４は、機械的パッファ室２３と室外とを繋ぐ連通孔、そして可動接触子部２０を先端まで包囲することで、アーク放電の発生空間を包囲し、機械パッファ室２３から放出された消弧性ガスをアーク放電へ案内する。

各構成について更に詳細に説明する。まず、対向接触子部１０において、対向通電接触子１２は絶縁支持体５ａと冷却筒６を介して密閉容器２内に固定され、対向アーク接触子１１は冷却筒６から延びるサポート６ａを介して密閉容器２内に固定されている。対向接触子部１０側の電路導体３ａは、冷却筒６の表面に接続されている。

この絶縁支持体５ａは、密閉容器２の一端面内壁に固定され、固定されている面とは反対に共通軸と直交する台面を有する。冷却筒６は、円筒形状を有し、後端面は有底で前端面は開口し、後方側に密閉容器２内への排気路が形成されている。この冷却筒６は、有底の後端面を絶縁支持体５ａの台面に固着させて、可動接触子部２０側へ延びている。サポート６ａは、冷却筒６の内壁面に立設されて共通軸まで延設されている。

対向通電接触子１２は円筒形状の導体である。この対向通電接触子１２は、冷却筒６の可動接触子部２０側の縁と同径である。この対向通電接触子１２は、冷却筒６の開口縁にから連続して可動接触子部２０側に延びている。対向通電接触子１２の先端は、開口縁が内部に膨出している。対向アーク接触子１１は、一端が丸みを帯びた円柱形状の導体である。この対向アーク接触子１１は、後端側がサポート６ａに支持され、共通軸に沿って丸み側を可動接触子部２０側に向けて延びている。

尚、冷却筒６の内径及び対向通電接触子１２の内径は、対向アーク接触子１１の外径よりも大きく、対向アーク接触子１１と冷却筒６及び対向通電接触子１２との間には、バームクーヘン状の排気空間が形成されている。

次に、可動接触子部２０は、密閉容器２内に固定された絶縁支持体５ｂに積み重なった摺動支持筒７に収容されて、共通軸に沿って摺動可能に支持されている。可動接触子部２０側の電路導体３ｂは、摺動支持筒７の表面に接続されている。

絶縁支持体５ｂは、密閉容器２内において絶縁支持体５ａと対向する他端面内壁に固定され、固定される面とは反対に共通軸と直交する台面を有する。摺動支持筒７は、絶縁支持体５ｂの台面に立設されて共通軸に沿って延び、可動接触子部２０側の端部が開口している。その開口は、内縁が共通軸に向かって膨出している。

可動接触子部２０は、この摺動支持筒７の開口から進出及び後退可能に収容され、また外周面が摺動支持筒７の開口縁に設けられた膨出部分と摺動可能に当接して共通軸に沿った移動が案内されている。尚、絶縁支持体５ｂ及び摺動支持筒７は内部中空で端部が開口しており、操作ロッド２５は、この開口に挿通されてスラスト方向に移動可能となっている。

この操作ロッド２５は、対向接触子部１０側が開口し、少なくとも軸線に沿って途中までが中空の円筒であり、開口を対向接触子部１０側に向けて共通軸上に配設されている。操作ロッド２５の後端は絶縁ロッド等のリンク（不図示）を介して駆動装置４に接続され、スラスト方向に押し出され、又は引き込まれるようになっている。

操作ロッド２５の内部は、消弧性ガスの排気流路２６となる。この操作ロッド２５の内部には、排気流路２６の軸線上の延びを遮る障壁となるフローガイド２７が設けられている。フローガイド２７近傍には、操作ロッド２５の内部と外部を連通する排気孔２８が側周壁に形成されている。すなわち、消弧性ガスの排気流路２６は、操作ロッド２５の内部を通り、フローガイド２７に案内されて排気孔２８から操作ロッド２５外へ至るようになっている。

次に、可動アーク接触子２１は、両端が開口した内部中空の円筒形状を有する導体である。この可動アーク接触子２１は、操作ロッド２５と同径であり、操作ロッド２５の開口縁から連続して延び、一方の開口を対向アーク接触子１１に相対させる。

可動アーク接触子２１の開口縁は内部に膨出する。その開口縁部分の内径は対向アーク接触子１１の外径と一致する。この可動アーク接触子２１は、操作ロッド２５に固着しており、操作ロッド２５と連動して対向アーク接触子１１と接離し、対向アーク接触子１１が可動アーク接触子２１の開口に差し込まれることで、可動アーク接触子２１と対向アーク接触子１１が導通状態となる。

尚、可動アーク接触子２１の先端は円周方向に分割されることで、指状電極として形成されてもよい。この可動アーク接触子２１は可撓性を有し、可動アーク接触子２１の開口縁の内径は、対向アーク接触子２１の外径より若干小さく窄められる。

機械パッファ室２３は、シリンダ２３１及びピストン２３２により構成される。シリンダ２３１は、一端が有底で他端が開口したコップ形状の導体である。シリンダ２３１の有底部は円盤状であり、操作ロッド２５の先端から半径方向にフランジ状に拡がる。シリンダ２３１の側周部は、対向接触子部１０と反対方向に延びる。

ピストン２３２は、可動接触子部２０における固定要素であり、ピストン支え２３３の前端に一体的に形成され、ドーナツ状の平板形状を有する。ピストン支え２３３は、絶縁支持体５ｂの台面から対向接触子部１０へ向けて延びる。このピストン支え２３３は、摺動支持筒７の内側に立設している。ピストン２３２の開口には、操作ロッド２５が摺動可能に貫通し、ピストン２３２の外径がシリンダ２３１の内径と一致し、ピストン２３２はシリンダ２３１に嵌め込まれている。

絶縁ノズル２４は、シリンダ２３１の有底部の対向接触子部１０側の面に立設された内部中空の円筒である。この絶縁ノズル２４は、機械パッファ室２３との連通孔を包囲し、可動アーク接触子２１を所定間隔隔てて包み込みながら対向アーク接触子１１側へ共通軸に沿って延びる。更に、この絶縁ノズル２４は、可動アーク接触子２１の先端を通過後、内径が対向アーク接触子１１の外径よりも若干大きい程度まで窄み、最小内径部分となるスロート部分に至ったところで先端に向けて直線的に拡がる形状である。

可動通電接触子２２は、端面が開口した円筒形状を有する導体である。可動通電接触子２２は、絶縁ノズル２４の更に外側に筒壁を有し、シリンダ２３１の有底部に対向通電接触子１２に向けて立設される。この可動通電接触子２２は、対向通電接触子１２と向かい合わせになる。可動通電接触子２２の外径は、対向通電接触子１２の内部に膨出した開口縁部分の内径と一致する。対向通電接触子１２の開口に可動通電接触子２２が差し込まれることで、対向通電接触子１２の内面と可動通電接触子２２の外面とが接触し、電気的に導通状態となる。

このようなガス遮断器１において、フローガイド２７と排気孔２８について更に詳細に説明する。図２は、第１の実施形態に係るフローガイド２７と排気孔２８とを示す拡大図である。図２に示すように、フローガイド２７は、操作ロッド２５の前方側へ窄んだテーパ面を有する。排気孔２８は、このフローガイド２７の脇に貫設されている。

このフローガイド２７は、機能上、共通軸に沿って３段階のガイド部に分けることができる。すなわち、フローガイド２７は、テーパ面の頂上が半球形状を有する第１ガイド部２７ａを有する。この第１ガイド部２７ａは排気ガスを空間的に分け、排気ガスを排気孔２８の方向へ円滑に向きを変える。

更に、フローガイド２７は、第１ガイド部２７ａに続き、第２ガイド部２７ｂを有する。第２ガイド部２７ｂは、前面が第１ガイド部２７ａの後端面と同径であり、第１ガイド部２７ａの後端面に接して連続的に始まり、１度以上の傾きを持った円錐台形状を有する。この第２ガイド部２７ｂは、その裾が排気孔２８の切り口に入り込み、操作ロッド２５の外周面と面一になるまで延びている。すなわち、この第２ガイド部２７ｂのテーパ面の最大径は操作ロッド２５の外径と一致するまで拡経する。

図３に示すように、第２ガイド部２７ｂの裾と操作ロッド２５の外周面との境界にはフィレット２７ｄが形成され、第２ガイド部２７ｂの外周面と操作ロッド２５の外周面を滑らかに繋げている。このフィレット２７ｄは、第２ガイド部２７ｂの外方に向けて膨らむ凸曲面を有する。フィレット２７ｄは、第２ガイド部２７ｂの裾の傾きを径が拡がるにつれて、操作ロッド２５の外周面の傾き、すなわち傾き０度に近づけていく。尚、図３においては、フィレット２７ｄの凸曲面を強調して描いている。

図２に戻り、フローガイド２７は、その根元に第３ガイド部２７ｃを有する。フローガイド２７は、例えば操作ロッド２５の中空部と中実部の境に位置し、中実部に固定されている。第３ガイド部２７ｃは、この中実部に固定され、フローガイド２７を操作ロッド２５内に強固に固定するパーツである。

このフローガイド２７において、第１ガイド部２７ａは高融点材料の１つであるタングステンにて構成することができる。但し、タングステンに限ることなく、鉄鋼等の他の金属材料にて構成するようにしてもよい。また、同一素材にて一様に構成するようにしてもよいが、母材と表面とで融点が異なる材料を用い、或いは融点が異なるように添加物を加えるようにしてもよい。更には、母材から表面に至るまで融点を異なるように材質や添加物を変更するようにしてもよい。

同じように、第２ガイド部２７ｂは高融点材料の１つであるタングステンにて構成することができる。但し、タングステンに限ることなく、鉄鋼等の他の金属材料にて構成するようにしてもよい。また、同一素材にて一様に構成するようにしてもよいが、母材と表面とで融点が異なる材料を用い、或いは融点が異なるように添加物を加えるようにしてもよい。更には、母材から表面に至るまで融点を異なるように材質や添加物を変更するようにしてもよい。

更に、第１ガイド部２７ａと第２ガイド部２７ｂを操作ロッド２５と同一素材により一体成形してもよい。

このガス遮断器１の遮断動作について説明する。通電状態では、図１に示すように、電路導体３ａ、冷却筒６、対向通電接触子１２、可動通電接触子２２、シリンダ２３１、摺動支持筒７、電路導体３ｂが電気的に接続されて電路を形成する。通電状態において、電流は、電路導体３ａからガス遮断器１に流れ込み、対向接触子部１０と可動接触子部２０を介して電路導体３ｂからガス遮断器１外部へ流れ出す。

外部から遮断信号を受信し、事故電流等を遮断する場合、ガス遮断器１は、対向接触子部１０と可動接触子部２０を開離させ、電流を遮断する。具体的には、操作ロッド２５は、駆動装置４の操作力を受けて、対向接触子部１０とは反対方向に共通軸に沿って移動する。可動接触子部２０は、操作ロッド２５に引きずられて対向接触子部１０から離れるように移動し、対向通電接触子１２と可動通電接触子２２とが開離する。

また、操作ロッド２５に連結しているシリンダ２３１は、その有底部が位置固定のピストン２３２に対して接近する。そのため、機械パッファ室２３の容積は減少し、ボイルの法則に従い機械パッファ室２３内の消弧性ガスは蓄圧される。

遮断動作が更に進行し、対向アーク接触子１１に対して可動アーク接触子２１が開離すると、対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１との間にはアーク放電が発弧する。更に遮断動作が進行し、対向アーク接触子１１と可動アーク接触子２１の距離が十分開き、かつ機械パッファ室２３が十分蓄圧すると、機械パッファ室２３内の消弧性ガスが連通孔を通って絶縁ノズル２４内に噴出する。

噴流となった消弧性ガスは、絶縁ノズル２４と可動アーク接触子２１との間をガス流路として、アーク放電に向けて案内され、アーク放電に強力に吹き付けられる。そして、アーク放電は、電流零点を迎えたときに、強力な消弧性ガスの吹き付けと相俟って消弧に至る。これによりガス遮断器１の電流遮断は完了する。

この電流遮断動作の過程において、アーク放電に吹き付けられた消弧性ガスは、可動接触子部２０側と対向接触子部１０側に別れて排出される。詳細には、対向接触子部１０側において、消弧性ガスは、アーク放電の発生空間から、対向アーク接触子１１の外周面と対向通電接触子１２の内周面とで囲まれた空間を通り、冷却筒６に形成された排気路から密閉容器２内に排気される。

また、可動接触子部２０側において、消弧性ガスは、アーク放電の発生空間から可動アーク接触子２１の内部に入り、可動アーク接触子２１から操作ロッド２５の内部に入る。そして、操作ロッド２５の内部において、消弧性ガスはフローガイド２７に案内されて排気孔に至り、操作ロッド２５の外部へ放出される。操作ロッド２５よりも外殻側に位置するピストン支え２３３や摺動冷却筒７にも貫通孔が形成されており、順次、この貫通孔を通って密閉容器内に至り、排気完了となる。

図４は、フローガイド付近のガスの流れを示す模式図であり、（ａ）は従来のフローガイド１００によるガスの流れを示し、（ｂ）は本実施形態におけるガスの流れを示す。この図４の（ａ）は、従来のように、フローガイド１００が前端を除いて排気孔２８まで径の広がらない円筒形状を有し、操作ロッド２５の内周面に取り付けられることで最大径が操作ロッド２５の内周径と同じである場合を示している。

この場合、フローガイド１００が排気ガスを排気孔２８に向きを変えさせることができるのは、前端部のみである。そのため、フローガイド１００の前端部から裾部分にかけては排気ガスが整流されずに排気孔２８に至るまでに乱流、滞留、更にはアーク放電側に帰る反射が生じてしまっている。また、フローガイド１００が案内するのは、排気孔２８の切り口までとなっているので、排気孔２８の切り口部分で流路の急激な向き変化が生じ、この切り口部分でも乱流、滞留、更には反射が生じてしまっている。

一方、本実施形態のガス遮断器では、図４の（ｂ）に示すように、操作ロッド２５の内部に形成された排気流路２６を共通軸に沿って直線的に流動してきた排気ガスが、第１ガイド部２７ａの半球形状によって全方位に疎密なく放射状に分けられる。そして、第２ガイド部２７ｂが排気孔２８の方向へと排気ガスの向きを変え、排気孔２８の切り口に至っても第２ガイド部２７ａが其のカーブに沿って排気ガスを案内し続け、操作ロッド２５の外周面まで案内する。そのため、高温となった排気ガスの流れはよどむことはない。

また、第１ガイド部２７ａ又は第２ガイド部２７ｂ、或いはその両方をタングステン製とした場合には、アーク放電に曝されて高温となった排気ガスが接触しても、これら第１ガイド部２７ａや第２ガイド部２７ｂに溶解が起こらない。そのため、排気孔２８の開口面積が拡がることはなく、また不規則な排気孔の形状となることがなく、経年劣化による排気ガスの乱流、滞留、及び反射が抑制されている。

このように、本実施形態のガス遮断器１は、消弧性ガスが充填された密閉容器２内に可動接触子部２０及び対向接触子部１０を対向配置し、可動接触子部２０及び対向接触子部１０を投入又は遮断の際に互いに接触又は開離させる。この開離の過程では発弧したアーク放電により熱せられた消弧性ガスを操作ロッド２５の内部に設けられた排気流路２６を通して排気するようにした。

そして、操作ロッド２５の周面には操作ロッド２５の内外を連通させる排気孔２８を形成し、操作ロッド２５の内部には排気孔２８へ消弧性ガスを案内するフローガイド２７を備えるようにした。このフローガイド２７は、排気孔２８の切り口に入り込んで延び、操作ロッド２５の外周面と面一となるまで拡経するテーパ面を有するようにした。

これにより、操作ロッド２５内の排気流路２６を流れる高温の排気ガスは、テーパ面のカーブによって操作ロッド２５の外周面に至るまで円滑に案内されることとなり、排気ガスの反射、乱流、滞留といったよどみが抑制され、ガス遮断器１の遮断性能及び機械強度が向上する。

また、フローガイド２７は、頂上に半球形状を有するようにした。これにより、操作ロッド２５内を流動する排気ガスは、共通軸方向から円滑且つ放射状に疎密なく排気孔２８に向けて向きを変えることができる。そのため、高温の排気ガスが更によどむことなく操作ロッド２５の外部へ排気され、ガス遮断器１の遮断性能及び機械強度が向上する。

更に、フローガイド２７の頂上部分はタングステンを含んで形成されることができるようにした。またフローガイド２７のテーパ面を形成する円錐台部分はタングステンを含んで形成されることができるようにした。これにより、フローガイド２７の頂上部分やテーパ部分が溶融し難くなり、金属蒸気が排気孔を絞ることも、排気孔の開口面積を拡げてしまうことも抑制され、ガス遮断器１の遮断性能及び機械強度が向上する。

また、フローガイド２７及び操作ロッド２５は一体成形した場合、ガス遮断器１の部品点数が低減して組立性の向上が図られるため、製造コスト及び組立コストが削減できる。

（その他の実施形態）
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態で開示の構成の全て又はいずれかを組み合わせたものも包含される。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、本実施形態や変形例のガス遮断器１は、対向接触子部１０を固定して、可動接触子部２０のみ軸方向に移動させるよう構成したが、対向接触子部１０に対して可動接触子部２０が相対的に移動するように、対向接触子部１０も軸方向に移動させ、相対的開極速度を向上させようとするいわゆるデュアルモーション機構にしても良い。

更に、ガス流発生手段としては、機械パッファ室２３に代えて熱パッファ室を採用し、或いは機械パッファ室２３と熱パッファ室とを併用する直列パッファ型を採用することもできる。熱パッファ室は、アーク放電により高熱となった消弧性ガスの熱エネルギーを利用して室内の消弧性ガスを蓄圧するガス流発生手段である。

１ ガス遮断器
２ 密閉容器
３ａ 電路導体
３ｂ 電路導体
４ 駆動装置
５ａ 絶縁支持体
５ｂ 絶縁支持体
６ 冷却筒
６ａ サポート
７ 摺動支持筒
１０ 対向接触子部
１１ 対向アーク接触子
１２ 対向通電接触子
２０ 可動接触子部
２１ 可動アーク接触子
２２ 可動通電接触子
２３ 機械パッファ室
２３１ シリンダ
２３２ ピストン
２３３ ピストン支え
２４ 絶縁ノズル
２５ 操作ロッド
２６ 排気流路
２７ フローガイド
２７ａ 第１ガイド部
２７ｂ 第２ガイド部
２７ｃ 第３ガイド部
２７ｄ フィレット
２８ 排気孔

Claims (5)

1. 電流遮断と投入を切り替えるガス遮断器であって、
   消弧性ガスが充填された密閉容器と、
   前記密閉容器内に対向配置され、投入又は遮断の際に互いに接触又は開離し、開離の過程でアーク放電が発弧する可動接触子部及び対向接触子部と、
   前記可動接触子部を移動させるとともに、前記アーク放電で熱せられた消弧性ガスの排気路を内部に有する内部中空の操作ロッドと、
   前記操作ロッドの周面に形成され、前記操作ロッドの内外を連通させる排気孔と、
   前記操作ロッドの内部に設けられ、前記排気孔へ消弧性ガスを案内するフローガイドと、
   を備え、
   前記フローガイドは、
   前記排気孔の切り口に入り込んで延び、前記操作ロッドの外周面と面一となるまで拡経するテーパ面を有すること、
   を特徴とするガス遮断器。
2. 前記フローガイドは、頂上に半球形状を有すること、
   を特徴とする請求項１記載のガス遮断器。
3. 前記フローガイドの頂上部分はタングステンを含んで形成されていること、
   を特徴とする請求項１又は２記載のガス遮断器。
4. 前記フローガイドのテーパ面を形成する円錐台部分はタングステンを含んで形成されていること、
   を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のガス遮断器。
5. 前記フローガイド及び前記操作ロッドは一体成形されていること、
   を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のガス遮断器。

Images